晉寧磷礦采區(qū)至大柳樹運(yùn)輸?shù)缆吩O(shè)計(jì)研究與實(shí)現(xiàn)

田大明 柏樹豐 王智能

（云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 昆明650600）

1 引言

晉寧磷礦1981年建礦，礦山投產(chǎn)以后又經(jīng)過技術(shù)改造，目前實(shí)際采選能力可達(dá)200萬t／a以上，其開采范圍主要在6號(hào)坑。采區(qū)至大柳樹排土場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆罚擁?xiàng)目主要服務(wù)于晉寧磷礦大柳樹排土場(chǎng)的排土運(yùn)輸。由晉寧磷礦自主選線、設(shè)計(jì)、施工。2012年7月晉寧磷礦確定大柳樹村旁往大河水庫向峽谷段為排土場(chǎng)，8月并進(jìn)行該段地形測(cè)量，9月組織相關(guān)人員進(jìn)行排土場(chǎng)初步方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過礦及公司相關(guān)部門充分論證，最終確定采用該地段作為采區(qū)的排土場(chǎng)。排土場(chǎng)詳細(xì)設(shè)計(jì)委托昆明理工大學(xué)，采區(qū)到采排土場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆酚蓵x寧磷礦負(fù)責(zé)，包括選線、設(shè)計(jì)、施工及租用土林地等相關(guān)事宜。

線路走向?yàn)闁|北向，西起晉寧礦6號(hào)坑114線東擴(kuò)境界開始（K0+000），東至大柳樹村口左側(cè)處終止（K2+742.22），路線全長(zhǎng)2.7422km。大柳樹運(yùn)輸?shù)缆返某晒?shí)施，滿足了晉寧磷礦深部開采排土運(yùn)輸?shù)男枰矠榻窈蟛蓞^(qū)外道路設(shè)計(jì)及施工提供了理論依據(jù)及技術(shù)支撐，積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

2 現(xiàn)場(chǎng)條件

2.1 氣候條件

根據(jù)三十年氣象觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，年平均氣溫14.6℃，年平均降雨量為925.4毫米，日最大降雨量為165.4毫米，年平均相對(duì)濕度73%，年平均蒸發(fā)量1874毫米。雨季多集中在6～10月份，占全年降雨量的80%以上，11月至次年5月為干季，四季多西南風(fēng)，秋冬季節(jié)時(shí)有東北風(fēng)天氣出現(xiàn)。

2.2 地形、地質(zhì)條件

據(jù)地質(zhì)資料描述，場(chǎng)地屬于第四系沖洪積層。上部為褐黃色粘土夾粉砂、細(xì)砂沖擊層，其下為細(xì)晶白云巖夾翠綠色頁巖和細(xì)-中晶白云巖、礫巖、石英砂巖、含礫石英砂巖。

2.3 地震烈度

根據(jù)《中國地震烈度區(qū)劃圖》和《云南省各地縣地震烈度分區(qū)》，全線位于7度區(qū)，橋涵及其它構(gòu)造物按8度進(jìn)行抗震設(shè)防。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)水、電、路

施工現(xiàn)場(chǎng)可充分利用礦區(qū)現(xiàn)有的水、電、路生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助生產(chǎn)系統(tǒng)。

3 多方案選線及優(yōu)化比選

3.1 路線方案選線

根據(jù)礦山運(yùn)輸?shù)缆返膶?shí)際情況，確定公路等級(jí)為四級(jí)，時(shí)速20km／h，最大縱坡為10%。我們考慮在符合礦山發(fā)展需要的前提下，結(jié)合自然條件選定合理的路線，達(dá)到行車迅速、安全、舒適并使筑路費(fèi)用與使用質(zhì)量得到正確的統(tǒng)一。在設(shè)計(jì)組選線中，我充分利用地形地勢(shì)，回避不良地段，正確運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證線形的均衡性，從行車安全、暢通和施工，養(yǎng)護(hù)的經(jīng)濟(jì)、方便，使路線平、縱、橫三個(gè)面結(jié)合，力求平面短捷舒順，縱斷面平緩均勻，橫斷面穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)，并注意山、水、林、路的綜合治理，做到少占耕地，始終貫徹工程經(jīng)濟(jì)與運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的原則。

我們采用圖紙上定線與現(xiàn)場(chǎng)選線相結(jié)合，最終確定三條線路，分別是方案A線、方案B線、方案C線。方案如圖1方案線路平面圖。

A線：起點(diǎn)→小寶山→采石場(chǎng)→埡口左→終點(diǎn)（大柳樹村左）

B線：起點(diǎn)→羊鍵村大溝→大柳與羊健交叉路→埡口→終點(diǎn)（大柳樹村左）

C線：起點(diǎn)→羊鍵村→羊健村北山腳→埡口右→終點(diǎn)（大柳樹村右上方）

3.2 路線方案優(yōu)化比選

路線各備選方案比選中，既要考慮到評(píng)價(jià)研究的任務(wù)，也要符合客觀現(xiàn)象本身的特點(diǎn)和性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象是公平的、可比的，既要考慮研究的目的和需要，也要照顧到客觀條件的可能性，是否具有可操作性。方案比選工作深入細(xì)致與否，很大程上體現(xiàn)了勘測(cè)設(shè)計(jì)人員路線設(shè)計(jì)水平和工程項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)的合理性。鑒于以上考慮，為避免在路線評(píng)選過程中的盲目性、片面性和主觀性，我們對(duì)確定的三條線路進(jìn)行科學(xué)的評(píng)判。各方案主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（如表1所示）。

表1 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

基于上述比選原則分析，三個(gè)方案各有所長(zhǎng)，其特點(diǎn)如下：

A方案，路線長(zhǎng)2.91km優(yōu)點(diǎn)是占用耕地最少，施工不影響附近村民生活，絕大部分線路無需租用土林地，建造成本居中，缺點(diǎn)是線路通過9號(hào)坑，下部壓礦；

B方案，路線長(zhǎng)2.74km，優(yōu)點(diǎn)是施工和營(yíng)運(yùn)不影響附近村民生活，線路短，營(yíng)運(yùn)成本低，可作為9號(hào)坑備用公路，可操作性強(qiáng)，工期短。缺點(diǎn)是占用耕地多；

C方案，路線長(zhǎng)3.05km，優(yōu)點(diǎn)是占用耕地少，缺點(diǎn)是施工及運(yùn)營(yíng)易影響羊健村民生活，終點(diǎn)段右上方挖邊坡，對(duì)左下方大柳樹村存在安全隱患。

數(shù)字電子地形圖的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)的礦山測(cè)圖模式［3］。其抓住空間數(shù)據(jù)的本質(zhì)特征，以數(shù)據(jù)為核心，從數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的控制，使數(shù)據(jù)一次性輸入后，不僅能在測(cè)繪的各個(gè)應(yīng)用層面進(jìn)行共享，同時(shí)也能夠順利地與各種其他同類軟件和GIS系統(tǒng)進(jìn)行無損數(shù)據(jù)交換。

以地理信息系統(tǒng)為平臺(tái)，通過選線、設(shè)計(jì)參數(shù)、線形設(shè)計(jì)道路設(shè)計(jì)理論，我們對(duì)每個(gè)選線方案進(jìn)行優(yōu)化比選。結(jié)合礦山目前的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)組最終確定B方案線路為首選線路。西起K0+000晉寧磷礦6號(hào)坑114線東擴(kuò)境界開始，東至K2+742.22的大柳樹。路線于K0+650跨越羊鍵村門口大溝，于K1+500交匯羊鍵村與大柳樹村機(jī)耕路交叉口，沿大柳樹村老路布線，過埡口K2+000至大柳樹終點(diǎn)。

4 道路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)：路面寬20m，路拱1.5%，填方邊坡1∶1.5，挖土方邊坡1∶1，行車時(shí)速20km／小時(shí)，碎石土路面。縱線最大地面高程為2319.70m，最小高程為2250.16m。

設(shè)計(jì)組對(duì)公路的平、縱、橫三個(gè)面應(yīng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，保證路線的整體協(xié)調(diào)，做到平面順適、縱坡均衡、橫面合理，考慮車輛行駛的安全舒適性以及駕駛?cè)藛T的視覺和心理反應(yīng)，引導(dǎo)駕駛?cè)藛T的視線，保持線形的連續(xù)性，避免采用長(zhǎng)直線，并注意與當(dāng)?shù)丨h(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)；路線盡量避免穿過地質(zhì)不良地區(qū)，最大限度減少挖填工程量，道路各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足排土運(yùn)輸要求。充分發(fā)揮選進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用計(jì)算機(jī)以數(shù)字地面模型儲(chǔ)存的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全套的路線自動(dòng)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)流程［1］平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的流程圖（如圖2所示）、縱斷面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的流程圖（如圖3所示）、橫斷面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的流程圖（如圖4所示），主要設(shè)計(jì)圖紙有平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖，運(yùn)輸?shù)缆菲娇v縮略圖（如圖5所示）。

5 道路施工

在確定本項(xiàng)目由晉寧磷礦組織施工后，我們立即成立大柳樹運(yùn)輸?shù)缆肥┕ゎI(lǐng)導(dǎo)小組，編制詳細(xì)施工組織設(shè)計(jì)，建立健全施工質(zhì)量審核和保證體系。

本工程嚴(yán)格按國家有關(guān)施工和驗(yàn)收規(guī)范、規(guī)程及設(shè)計(jì)圖紙組織施工，施工全過程的質(zhì)量控制按照公司的《質(zhì)量手冊(cè)》、《程序文件》和《作業(yè)指導(dǎo)書》進(jìn)行。

依據(jù)我們編制的施工方案和技術(shù)交底及現(xiàn)行的國家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，組織施工。周密精心布署，嚴(yán)格按圖紙和施工技術(shù)規(guī)范實(shí)施。堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針。開展驗(yàn)收監(jiān)測(cè)工作和編制驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，并接受有關(guān)部門日常監(jiān)督檢查。

6 項(xiàng)目應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

自主選線、設(shè)計(jì)、施工，使得道路修建成本大大降低，工程2013年4月投入使用，運(yùn)行情況良好，截止2014年底，共承擔(dān)1076萬立方米運(yùn)輸任務(wù)，為中藍(lán)連海設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的《晉寧磷礦接續(xù)開采方案》的實(shí)施拉開了序幕，對(duì)礦山開采的可持續(xù)性得以充分保障，減輕了目前西采區(qū)排土場(chǎng)和南擴(kuò)排土場(chǎng)巨大壓力。推廣應(yīng)用情況。

1）截止2013年底，東二采區(qū)采出一級(jí)品礦26.986萬噸，浮選礦35.3萬噸。

2）道路位于8、9號(hào)坑?xùn)|則，可作為8、9號(hào)坑外排運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)備用道路。大柳樹排土場(chǎng)一期場(chǎng)容設(shè)計(jì)1211萬立方米，對(duì)已論證的大柳樹排土場(chǎng)二期、三期擴(kuò)容，有望增加1000萬～2500萬立方米，所以，大柳樹運(yùn)輸?shù)缆返慕ㄔO(shè)存在很大運(yùn)輸潛力。

3）采區(qū)至大柳樹運(yùn)輸?shù)缆返某晒?shí)施，對(duì)晉寧磷礦2013年及2014年采區(qū)運(yùn)輸?shù)缆吩O(shè)計(jì)優(yōu)化及施工起典范作用，包括8號(hào)、9號(hào)坑運(yùn)輸?shù)缆吩O(shè)計(jì)和東一采運(yùn)輸?shù)缆窚y(cè)設(shè)優(yōu)化。

7 結(jié)語

大柳樹運(yùn)輸?shù)缆肥怯傻V山自主選線、設(shè)計(jì)、施工，會(huì)聚了測(cè)量、采礦、地質(zhì)三大礦山核心專業(yè)優(yōu)秀技術(shù)人員，充分發(fā)揮各自的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，完成和執(zhí)行情況良好。緩解了礦山剝離的內(nèi)排壓力，對(duì)礦山和公司的可持續(xù)性發(fā)展起到積極作用，其產(chǎn)生的社會(huì)效益與間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。是典型的“大柳樹運(yùn)輸?shù)缆纺Ｊ健保摪咐稍诠靖鞯V山推廣及應(yīng)用。

（1）以測(cè)繪地理信息技術(shù)為基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)在礦山各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域大的深入融合；

（2）自主選線設(shè)計(jì)、施工，實(shí)施多方案優(yōu)化比選。借助計(jì)算機(jī)輔助成圖，效率突出，效益明顯；

（3）根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)、交通特性，明確公路功能及類別；全面的施工組織設(shè)計(jì)及有效的施工管理手段；

（4）解決了人才的“多余”與“不足”、人才的培養(yǎng)與穩(wěn)定、有效的資金平衡與投入、先進(jìn)設(shè)備的潛力挖掘等諸多問題，實(shí)現(xiàn)了礦山技術(shù)人員和設(shè)備服務(wù)效益最大化［8］；

（5）案例無疑對(duì)具有特殊性的礦山運(yùn)輸?shù)缆窚y(cè)設(shè)探索產(chǎn)生積極影響。